[发明专利]万向轴总成及应用该万向轴总成的高频冲击螺杆钻具

说明书

一种万向轴总成及应用该万向轴总成的高频冲击螺杆钻具，万向轴总成包括万向轴，万向轴的两端分别外套接头与螺杆钻具的转子和传动轴连接，所述外套接头包括外套接头凸部和外套接头凹部，外套接头凸部插入到所述外套接头凹部中与所述外套接头凹部间隙连接，外套接头凸部不与所述外套接头凹部连接的另一端面上设置有第一连接头用于连接所述转子或者传动轴，所述外套接头凹部不与所述外套接头凸部连接的另一端面上设置有第二连接件用于连接所述万向轴，所述外套接头凸部内侧中央设置有连接座，所述连接座径向方向上设置有凹槽，所述万向轴两端设置有与所述凹槽对应的凸齿，所述外套接头凹部内侧至少设置有两个连接孔，两个连接孔通过小连接轴连接。

技术领域

本发明属于油气钻井完井技术领域，具体涉及一种万向轴总成及应用该万向轴总成的高频冲击螺杆钻具。

背景技术

螺杆钻具，是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具，是目前国内外石油、天然气钻井领域中应用最为广泛的钻具，其主要包括旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成从上至下依次连接，钻井液从旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动马达总成中的转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴总成传递给传动轴总成，再有传动轴总成传递给钻头，从而实现钻井作业。

为了满足深部底层中软硬交错底层、硬底层等可钻性差的地层的钻井失效等要求，现有技术中出现了多种高频冲击螺杆钻具，其基本原理是旋冲钻进技术，即将冲击和旋转结合起来的钻进方法，钻头在冲击钻井的过程汇总还可以结合旋转运动，更容易钻井，具体而言，旋冲钻井技术一般是通过在钻头上安装一个冲击器来实现的，通过该冲击器的配合，钻井过程中可以形成高频的、均匀稳定的冲击能量，使钻头和井底能够始终保持连续的高频切削，提高剪切效率，适用于复杂岩层钻探等可钻性差的的地层的钻探。

但该高频冲击螺杆钻具因为是通过在钻头上安装冲击器等方式实现，比如，现有技术中，专利号为201310254618.6，这件中国专利中公布了名称为凸轮式高频冲击钻井工具的装置，该凸轮式高频冲击钻井工具在钻井作业时上端连接螺杆钻具，下端连接钻头，钻压通过螺杆钻具的传动轴、工具的碟簧传递给悬挂螺母，再由悬挂螺母传递给钻头。应用该工具的高频冲击螺杆钻具的工作流程是，钻井液从旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动马达总成中的转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴总成传递给传动轴总成，再有传动轴总成传递给工具的碟簧、悬挂螺母，再由悬挂螺母传递给钻头，从而实现钻井作业。

高频冲击螺杆钻具的万向轴总成起到将马达产生的扭矩和转速平稳的最终传递给钻头的功能，而现有技术中使用最多的是花瓣式万向轴，弧形齿存在加工上的困难，而且花在泥浆等钻井液中工作，随着钻井参数的提高瓣齿会磨损更快，并且，容易出现疲劳断裂或者啮合在一起的瓣齿脱落等情况发生；并且，由于高频冲击螺杆钻具连接的钻头会频率较高的旋冲地层，在其钻探的过程中，会反馈给在钻头上方的高频冲击螺杆钻具较大的震动力度，因而对于连接了马达总成的万向轴总成具有较高的减震或者吸震要求，避免将较大的震动力度传达到马达总成上，影响了马达总成的提供动力功能，降低了高频冲击螺杆钻具的使用寿命，严重的甚至使得高频冲击螺杆钻具无法进行工作。

发明内容

本发明针对现有技术中的使用花瓣式万向轴轴承的高频冲击螺杆钻具的万向轴总成容易发生疲劳断裂或者滑落等情况，使得整机寿命低的不足之处，提出了一种万向轴总成及应用该万向轴总成的高频冲击螺杆钻具。

本发明的目的时按照如下的技术方案实现的：